Mg-2.65Li-7.05Al-2.08Zn-0.15Y合金组织性能与超塑性研究

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镁锂合金是密度最低的结构金属材料,有良好的的导电、导热、可延展性等优点,在航天、军工、电子产品等领域均有应用。普通镁锂合金强度较低,通过添加Al元素可以有效地提高强度。多向锻造工艺是一种高效制备细晶材料的塑性变形工艺。本文以合金Mg-2.65Li-7.05Al-2.08Zn-0.15Y为研究对象,采用多向锻造和热轧工艺制备镁锂合金板材,并对加工过程中试样不同状态的微观组织和力学性能以及超塑性进行分析与讨论。主要研究内容和结果如下:(1)进行分阶段共九个道次的降温多向锻造,在六道次前,随多向锻造道次增加,晶粒逐渐细化,强度逐渐升高,硬度逐渐升高,晶粒平均直径在第六道次细化到5.7 μm,同时强度达到最高的278 MPa,硬度为80.6 HV,九道次后强度和硬度下降。(2)热轧后强度达到295 MPa,硬度为82.3HV,退火态强度为271.5 MPa,晶界强化机制是热轧态的主要强化机制;通过XRD、TEM分析表明,合金中分布着Mg17(Al,Zn)12颗粒和高密度位错。(3)将退火态合金 Mg-2.65Li-7.05Al-2.08Zn-0.15Y 在变形温度为 543~633 K及应变速率为1.67×10-4s-1~1.67×10-2-1的变形条件下进行高温拉伸实验。当变形温度为573 K、应变速率为1.67× 1 0-4s-1时获得最大延伸率290%;高温变形过程中发生动态再结晶和空洞形核长大,密集分布的纤维状空洞形貌可以有效提高延伸率。(4)构建合金 Mg-2.65Li-7.05Al-2.08Zn-0.15Y 的 Arrhenius 和修正的 Zerilli-Armstrong热变形本构方程;建立超塑性变形机理的本构方程,超塑性变形的应力指数n=3和变形激活能Q≈125 kJ/mol。
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